收缩
Network data backup system scheme is introduced

随着各单位局域网和互联网络的深入应用,系统内的服务器担负着企业的关键应用,存储着重要的信息和数据,为领导及决策部门提供综合信息查询的服务,为网络环境下的大量客户机提供快速高效的信息查询、数据处理和internet等的各项服务。因此,建立可靠的网络数据备份系统,保护关键应用的数据安全是网络建设的重要任务,在发生人为或自然灾难的情况下,保证数据不丢失。
一、数据备份需求分析
    计算机和通信技术在信息的收集、处理、存储、传输和分发中扮演着极其重要的角色,也大大提高了工作效率,但是,随之也带来了一些新的问题,其中最值得我们关注的就是系统失效,数据丢失或遭到破坏。威胁数据的安全,造成系统失效的主要原因有以下几个方面。
l       硬盘驱动器损坏,由于一个系统或电器的物理损坏导致文件、数据的丢失
l       人为错误,人为删除一个文件或格式化一个磁盘(占数据灾难的80%)
l       黑客的攻击,黑客侵入计算机系统,破坏计算机系统
l       病毒,使计算机系统感染,甚至损坏计算机数据
l       自然灾害,火灾、洪水或地震也会无情地毁灭计算机系统
l       电源浪涌,一个瞬间过载电功率损害计算机驱动器上的文件
l       磁干扰,生活、工作中常见的磁场可以破坏磁碟中的文件
因此,建立完整的网络数据备份系统必须考虑以下内容。
l       计算机网络数据备份的自动化,以减少系统管理员的工作量。
l       使数据备份工作制度化,科学化。
l       对介质管理的有效化,防止读写操作的错误。
l       对数据形成分门别类的介质存储,使数据的保存更细致、科学。
l       自动介质的清洗轮转,提高介质的安全性和使用寿命。
l       以备份服务器形成备份中心,对各种平台的应用系统及其他信息数据进行集中的备份,系统管理员可以在任意一台工作站上管理、监控、配置备份系统,实现分布处理,集中管理的特点。
l       维护人员可以容易地恢复损坏的整个文件系统和各类数据。
l       备份系统还应考虑网络带宽对备份性能的影响,备份服务器的平台选择及安全性,备份系统容量的适度冗余,备份系统良好的扩展性等因素。
二、 备份设备的选择
    所谓数据备份,就是使用较低廉的存储介质,定期将系统业务数据备份下来,以保证数据意外丢失时能尽快恢复,将用户的损失降到最低点。常用的存储介质类型有:磁盘、磁带、光盘和mo(磁光盘)等,其中,磁带和光盘的费效比较高,在大容量的数据存储方面比较常用。
1、几种磁带技术的比较
    目前,磁带技术与产品主要有AIT、DLT、LTO、DAT等几种。AIT格式(先进的智能磁带机)采用螺旋扫描技术,由SONY公司在快速访问高密度磁带录制技术的创新。DLT原为quantum(昆腾)公司的专利技术,现以oem方式向多厂家开放。LTO(line tape open)技术,最新由hp,seagate及ibm等厂商推出的敖群(ultrium)磁带机采用这是一项开放的标准磁带技术,可确保来自不同厂商的ultrium磁带机实现数据的互换性。
下面就几种技术作简单比较:
 
AIT-3
LTO
S-DLT
外形
3.5”F.F.
5.25”F.H.
5.25”F.H.
磁带格式
8mm螺旋
1/2”线性
1/2”线性
磁带材料
AME(先进的金属汽化附著)
IBM Ultrium
MP
磁带长度
230m
580m
548m
未压缩的容量
100G
100G
110G
数据传输速率
12MB/S
15MB/S
16MB/S
突发传输速率
160MB/S
80MB/S
80MB/S
MTBF
>400,000小时
250,000小时
250,000小时
磁头寿命
50,000小时
30,000小时
30,000小时
媒介安装时间
<10秒
15秒
40秒
文件访问时间
<27秒
65秒
70秒
功率消耗
18W
20-41W
26W
2、数据备份的容量计算
    用户要求准确地计算出备份设备的容量,可以通过以下因素选取采用多大容量的备份设备:
l       网络中的总数据量,q1
l       数据备份时间表(即增量备份的天数),假设用户每天作一个增量备份,周末作一个全备份,d=6天
l       每日数据改变量,即q2
l       期望无人干涉的时间,假定为3个月,m=3
l       数据增长量的估计,假定每年以20%递增,i=20%
l       考虑坏带,不可预见因素,一般为30%,假定u=30%
通过以上各因素考虑,可以较准确地推算出备份设备的大概容量为:
c=[(q1+q2*d)*4*m*(1+i)]*(1+u)
dlt磁带单盒容量为40g,lto磁带单盒容量为100g,用户根据推算的备份容量,再考虑一定的冗余,即可选择需要多少槽位的磁带库。如果需要提高备份速度,可考虑增加磁带库的驱动器。对于一般的网络环境,如果通过网络进行数据备份,采用dlt9槽位的磁带库已能够满足要求。对于需要进行更大规模的数据备份,建议选择目前较流行的san(光纤通道为基础的区域存储网络)数据备份方案。
三、分析应用环境--选择备份管理软件
    通常数据备份的核心是数据库的备份,我们知道目前市场流行数据库如oracle,sybase,ms-sql等均有自己的数据库备份工具,但它们既不能实现自动备份,而且只能将数据备份到磁带机或硬盘上,不能驱动磁带库等自动加载设备。显然利用数据库本身的备份工具远远达不到客户的要求,必须采用具有自动加载功能的磁带库硬件产品与数据库在线备份功能的自动备份软件。目前流行的备份软件有多种,如Legato networker、Ca Arcserve、HP Openview Data Protector、IBM TSM及Veritas公司的Netbackup等。各家软件在备份管理方式上各有千秋。它们都具有自动定时备份管理、备份介质自动管理,数据库在线备份管理等功能。其中,legato,veritas和ca是独立软件开发商,注重于对各种操作系统和数据库平台的支持,而惠普和ibm等更注重于对本公司软/硬件产品的支持。以下我们针对各种备份软件做以比较。
    在惠普小型机或工作站设备占主流的应用环境中,以及在多平台操作系统和拥有多不同数据库的用户环境中,HP Openview Data Protector拥有绝大部分的用户市场。在微软操作系统平台上ca公司的arcserverit备份软件具有一定的竞争优势,但其只适合于单一平台下的数据在线备份,而无法实现异构平台上的数据库在线备份。legato和veritas是美国专业从事企业数据安全管理软件开发的公司,他们均能够提供跨平台网络数据的自动备份管理,可实现备份系统的分布处理,集中管理,备份机器分组管理、备份介质分组管理、备份数据分类、分组管理及备分介质自动重复使用等多项功能,备份的数据可在每个备份客户机上按需恢复。也可在同平台上按用户权限交叉恢复,而备份操作可采用集中自动执行或手动执行。因此,对于跨多平台多业务的系统,可以考虑选择 HP Openview Data Protector、IBM TSM、Veritas或Legato。   
四、存储备份策略
    选择了存储备份软件、存储备份技术(包括存储备份硬件及存储备份介质)后,首先需要确定数据备份的策略。备份策略指确定需备份的内容、备份时间及备份方式。各个单位要根据自己的实际情况来制定不同的备份策略。目前被采用最多的备份策略主要有以下三种。
1、完全备份(full backup)
    就是每天对自己的系统进行完全备份。例如,星期一用一盘磁带对整个系统进行备份,星期二再用另一盘磁带对整个系统进行备份,依此类推。这种备份策略的好处是:当发生数据丢失的灾难时,只要用一盘磁带(即灾难发生前一天的备份磁带),就可以恢复丢失的数据。然而它亦有不足之处,首先,由于每天都对整个系统进行完全备份,造成备份的数据大量重复。这些重复的数据占用了大量的磁带空间,这对用户来说就意味着增加成本。其次,由于需要备份的数据量较大,因此备份所需的时间也就较长。对于那些业务繁忙、备份时间有限的单位来说,选择这种备份策略是不明智的。
2、增量备份(incremental backup)
    就是在星期天进行一次完全备份,然后在接下来的六天里只对当天新的或被修改过的数据进行备份。这种备份策略的优点是节省了磁带空间,缩短了备份时间。但它的缺点在于,当灾难发生时,数据的恢复比较麻烦。例如,系统在星期三的早晨发生故障,丢失了大量的数据,那么现在就要将系统恢复到星期二晚上时的状态。这时系统管理员就要首先找出星期天的那盘完全备份磁带进行系统恢复,然后再找出星期一的磁带来恢复星期一的数据,然后找出星期二的磁带来恢复星期二的数据。很明显,这种方式很繁琐。另外,这种备份的可靠性也很差。在这种备份方式下,各盘磁带间的关系就象链子一样,一环套一环,其中任何一盘磁带出了问题都会导致整条链子脱节。比如在上例中,若星期二的磁带出了故障,那么管理员最多只能将系统恢复到星期一晚上时的状态。
3、差分备份(differential backup)
    管理员先在星期天进行一次系统完全备份,然后在接下来的几天里,管理员再将当天所有与星期天不同的数据(新的或修改过的)备份到磁带上。差分备份策略在避免了以上两种策略的缺陷的同时,又具有了它们的所有优点。首先,它无需每天都对系统做完全备份,因此备份所需时间短,并节省了磁带空间,其次,它的灾难恢复也很方便。系统管理员只需两盘磁带,即星期一磁带与灾难发生前一天的磁带,就可以将系统恢复。
    在实际应用中,备份策略通常是以上三种的结合。例如每周一至周六进行一次增量备份或差分备份,每周日进行全备份,每月底进行一次全备份,每年底进行一次全备份。
五、 项目实施过程应注意的问题
1、统计备份客户机信息
    在实施备份方案之前,必须详细了解各台备份主机的系统配置、备份数据量、备份方式(文件、数据库在线)、允许的备份时间窗口,每日数据增量等信息。同时确定各机器的网络配置信息,如ip地址,主机名,域名等。
2、做好培训工作
    在项目实施过程中,必须做好对系统管理员的培训工作。培训需准备好各种操作系统的计算机主机、磁带库设备和投影仪等。培训内容一般包括备份软件的基本结构,备份管理程序的安装使用,数据库在线备份模块的安装与使用,数据备份与恢复方法,系统灾难备份方法,日常维护等。
3、制定备份策略
l       制定备份日程
分析各备份客户机的数据量、数据增量、备份窗口等因素,制定可行的备份日程表。
l       制定备份客户机分组方案
每组客户机有相同的备份启动时间,可以使用具有属于本组的备份介质。同组机器也可以有相同的备份时间(日程)表。
l       制定备份卷分组方案
根据备份数据分类存储需求,建立不同的卷标格式和卷池(pool)。并对备份介质做格式化。
l       配置各客户机选项
设定数据源、选择时间表、选择组别、设定与数据库备份有关的特殊选项、设定远程访问权限。
l       其它选项配置
包括管理员设置,数据远程恢复权限设置,设备并行流设置,设备自动管理选项,数据压缩选项等。
4、日常维护有关问题
    备份系统安装调试成功结束后,日常维护包含两方面工作,即硬件维护和软件维护。如果硬件设备具有很好的可靠性,系统正常运行后基本不需要经常维护。一般来说,磁带库的易损部件是磁带驱动器,当出现备份读写错误时应首先检查驱动器的工作状态。如果发生意外断电等情况,系统重新启动运行后,应检查设备与软件的联接是否正常。磁头自动清洗操作一般可以由备份软件自动管理,一盘dlt清洗带可以使用20 次,一般一个月清洗一次磁头。软件系统工作过程检测到的软硬件错误和警告信息都有明显提示和日志,可以通过电子邮件发送给管理员。管理员也可以利用远程管理的功能,全面监控备份系统的运行情况。
    网络数据备份系统的建成,对保障系统的安全运行,保障各种系统故障的及时排除和数据库系统的及时恢复起到关键作用。通过自动化带库及集中的运行管理,保证数据备份的质量,加强数据备份的安全管理。同时,近线磁带库技术的引进,无疑对数据的恢复和利用提供了更加方便的手段。希望更多的单位能够更快地引进这些技术,让系统管理员做到数据无忧。
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